在酿酒酵母中重构正交萜类合成途径
批准号:
32070062
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
赵广荣
依托单位:
学科分类:
微生物组学与代谢
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵广荣
中文摘要
酿酒酵母是生物安全级的工业微生物,具有强大的甲羟戊酸途径,是合成植物源萜类的理想底盘细胞。但异源萜类合成途径与酵母天然鲨烯代谢途径共享反式前体或底物,相互串扰,活性产物合成低效。如何平衡酿酒酵母内源鲨烯代谢与异源萜类合成是当前微生物代谢与合成生物学的前沿和关键学科问题。本项目另辟蹊径,以顺式前体和底物,与酵母内源反式前体和底物形成正交关系,在酿酒酵母细胞质和细胞器中重构倍半萜或二萜合成代谢途径,研究异源萜类产物合成与酿酒酵母底盘细胞基础代谢的相互关系。理论上,优化异源正交途径与底盘细胞代谢的平衡,阐明正交合成代谢途径的适配性和调控机制,为异源萜类高效合成积累新知识和新原理。应用上,建立萜类异源正交途径的调控技术,获得工程酵母菌株,拓展萜类产物异源合成代谢的调控前沿。
英文摘要
Saccharomyces cerevisiae, an industrial microbe generally recognized as safe (GRAS), is considered as a promising cell factory for production of plant terpenoids because of the potent mevalonate (MVA) pathway. However, the heterologous biosynthetic pathway of terpenoids share the trans-precursors or trans-substrates with the native squalene pathway of yeast. They cross talk with each other and thus impair the biosynthesis of products of interest. Balancing the native squalene pathway and heterologous terpenoid pathway is the frontier of metabolic engineering and synthetic biology. The project alternatively employs the cis-precursors and cis-substrates, which is orthogonal with the native trans-precursors and trans-substrates. The synthetic pathway of the heterologous sesquiterpenoid or diterpenoid would be constructed and functioned in the cytoplasm and the organelles of Saccharomyces cerevisiae. The interactive relationships between the heterologous biosynthesis of terpenoids and the native metabolism of the chassis would be investigated. Theoretically, the project would conclude the new knowledge by optimizing the heterologous orthogonal pathway and native metabolism and elucidating the fitness and regulation mechanism of the orthogonal synthetic pathway. Practically, breaking through the bottleneck of the pathway regulation would provide technical supports for efficient production of terpenoids with complex structures harboring the long biosynthetic pathways via establishing the regulation strategy of the orthogonal terpenoids pathway and engineering the recombinant yeast strains.
萜类是以异戊二烯(C5)单元为基本分子骨架的一类化合物,广泛应用于医药卫生、食品和化工等领域。由于天然萜类结构复杂、含量低、提取低效率和化学合成的高成本,微生物异源生物合成被认为是天然萜类最有潜力的生产方式。由于酿酒酵母快速生长和易于遗传操作的特点,成为萜类化合物生产的合适宿主,但是导入异源萜类合成途径后,与内源萜类途径共享前体和底物,相互串扰,既影响细胞生长,又难以高效合成异源萜类产物。本项目基于合成生物学和正交系统的原理,以NPP为底物,在酿酒酵母中构建了柠檬烯的单萜正交合成途径,解决了异源萜类合成与底盘生长代谢的不平衡等瓶颈问题。以此为基础,将底盘菌株拓展至大肠杆菌,在大肠杆菌内构建了橙花醇和右旋莰醇的单萜正交合成途径以及Z,Z-法尼醇的倍半萜正交合成途径。通过筛选基因元件,进行关键酶的突变改造,增强前体供应,优化了正交系统与底盘代谢的平衡,建立了萜类高效合成调控新技术。
构建人工菌群系统合成植物黄酮糖苷
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批准号:31870077
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项目类别:面上项目
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资助金额:59.0万元
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批准年份:2018
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负责人:赵广荣
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依托单位:
大肠杆菌合成丹参素的适配性调控机制研究
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批准号:31570087
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2015
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负责人:赵广荣
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依托单位:
LAL家族转录因子对莫能菌素生物合成途径的调控机理研究
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批准号:31370092
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2013
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负责人:赵广荣
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依托单位:
丹参不同组分配比调控内皮细胞稳态的实验研究
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批准号:30873400
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项目类别:面上项目
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资助金额:31.0万元
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批准年份:2008
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负责人:赵广荣
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依托单位:
中医方证与基因单核苷酸多态性的偶联研究
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批准号:30371712
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项目类别:面上项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2003
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负责人:赵广荣
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依托单位:
国内基金
海外基金